Что нам Плутон?

Наука и жизнь
№4 (510)

В прошлый четверг с космодрома на мысе Канаверал стартовала оснащенная российским двигателем ракета-носитель Atlas V с межпланетным зондом New Horizons - “Новые горизонты”. Это первый в истории человечества аппарат, который должен добраться до Плутона — самой далекой планеты Солнечной системы. Если посланцу Земли удастся выполнить свою миссию, он произведет своего рода революцию в астрономии, после чего, по словам представителя НАСА Колина Хартмана, “придется переписывать учебники астрономии”.
Представьте себе такую картину: вы стоите на балконе, глядя вниз, на пол огромного зала, по которому разбросаны сотни тысяч крохотных одинаковых бусинок. Одна из них очень медленно, практически незаметно, движется. Нужно найти ее среди всех других.
Примерно так знаменитый американский астроном Персиваль Ловелл безуспешно искал “планету Икс” - последнюю в Солнечной системе. Сначала он проверил известные возмущения Урана вплоть до конца семнадцатого века и рассчитал орбиту следующей за ним неизвестной планеты и описал ее. Потом в обсерватории в Аризоне Ловелл фотографировал через телескоп бесконечную череду участков звездного неба, каждый раз ожидая по три часа, пока фотопластинка соберет свет от самых слабых, почти невидимых звезд. Через несколько ночей тот же участок снимался повторно, и полученный снимок сравнивался с предыдущим. И так непрерывно в течение десяти лет, до самой своей кончины.
Зимой 1915 года в Американской Академии искусств и наук астроном прочел изложенное на 105 страницах “Сообщение о транснептуновой планете”. Прочитав доклад, Ловелл стал работать с большим напряжением, чем когда-либо. В течение года он потратил столько сил, что превратился в худого измученного человека с расшатанными нервами. 12 ноября 1916 года он внезапно умер от удара.
Три года спустя один из ведущих астрономов Америки Уильям Генри Пикеринг из Гарвардской обсерватории сделал сенсационное заявление: “Я полагаю, что девятая планета движется сейчас по орбите далеко за Нептуном. Я полагаю, что планета медленно пересекает созвездие Близнецов, где и будет обнаружена”. До этого события оставалось еще десять лет.
...Увлечение Клайда Томбо началось, когда его дядя Ли предложил 12-летнему сыну фермера в Иллинойсе взглянуть на звезды в самодельный телескоп. Увиденное навсегда привязало мальчика к небу. Он стал брать у дяди книги по астрономии и перечитывал их снова и снова. Ходил пешком за несколько километров в городскую библиотеку и изучил там все, что так или иначе относилось к предмету его интереса. И каждую ясную ночь после школы и тяжелой работы на ферме возвращался сначала к примитивному, а потом к купленному дядюшкой Ли настоящему телескопу. За это одноклассники прозвали его “комета Клайд”. И когда в 1925 году кончали школу, записали в книгу выпускников такое пророчество о своем товарище: “Он откроет новый мир”.
Томбо были слишком бедны, чтобы послать сына в колледж. “Мне жаль, что нам не под силу учить тебя дальше, - сказал отец. - Твоя помощь нужна на ферме, чтобы наша семья могла сводить концы с концами”. Мальчик был очень огорчен, но не пал духом. Он работал в поле с рассвета до заката, но ночи принадлежали ему.
Скоро он построил свой первый телескоп, сделав его трубу из двухметровых деревянных досок, а в двадцать лет, подработав немного денег, купил большие стеклянные диски и построил 9-дюймовый телескоп-рефлектор. Подставку для него юноша сделал из деталей сломанного автомобиля, старых частей молочного сепаратора и остатков выброшенного соломоразбрасывателя. Всего на свою задумку он потратил 36 долларов вместо тысячи, которую стоил аналогичный заводской телескоп.
На своем инструменте астроном-любитель наблюдал звездное небо практически каждую ясную ночь. И однажды рассмотрел на Марсе непонятные черточки - каналы. Клайд зарисовал их и отправил рисунки на отзыв в Ловелловскую лабораторию. В ответ пришло письмо директора обсерватории доктора Слайфера, в котором тот приглашал юношу к себе на работу.
Семья Томбо едва набрала денег на билет до Аризоны в один конец. “У тебя не будет денег на обратный билет, - сказала миссис Томбо. - А если тебе не понравится в обсерватории и ты захочешь вернуться домой?” “Мне не понадобится обратного билета, - сказал Клайд. - Я буду так работать, что добьюсь успеха. И я знаю, что в обсерватории нет ничего, что мне могло бы не понравиться». После того как Клайд многому научился у сотрудников обсерватории, его вызвал к себе мистер Слайфер и сказал: “У нас строится новый фотографический рефрактор. Как только прибудет 13-дюймовый объектив, вам покажут, как работать с этим телескопом. - Вы также научитесь получать фотографии, изучать их и использовать для поисков “планеты Икс”. Вскоре Томбо продолжил тему, прерванную в обсерватории в связи со смертью Ловелла.
По ночам он вел наблюдения и делал снимки, а днем проводил долгие часы за исследованием фотографических пластинок. В одну ночь Клайд фотографировал какой-либо участок и спустя две или три ночи получал второй снимок той же площадки. Затем наступала самая тяжелая часть работы. На каждой пластинке было от 160 до 400 тысяч (!) изображений звезд. Среди этого множества нужно было найти то, которое движется.
Быстро промелькнули весна и лето 1929 года. Он исследовал уже миллион звездных изображений, а упрямая планета Икс все еще не желала показываться. Наконец, 21, 23 и 29 января 1930 года Томбо сделал три фотографии, на которых обнаружил перемещающуюся точку. “Планету Икс” было еле видно, но она была там, где предсказывали Ловелл и Пикеринг, - в восточной части созвездия Близнецов!
Теперь нужно было ее как-то назвать. Обсерватория остановилась на имени Плутон, предложенном 11-летней дочкой оксфордского профессора астрономии.
Его первые две буквы совпадали с инициалами Персиваля Ловелла. И к тому же, по греческой мифологии, бог Плутон принадлежал к семье планет. Он был сыном Сатурна и внуком Урана и Геи (Земли). Нептун и Юпитер были его братьями, а Меркурий, Венера и Марс-племянниками. В довершение всего Плутон был правителем темного подземного царства, и присвоить его имя планете из царства тьмы на периферии Солнечной системы было вполне уместно.
Что же нам стало известно о Плутоне за 75 лет, прошедших со дня открытия его Клайдом Томбо? Очень немного. Он движется по орбите вокруг Солнца со скоростью 4,5 километра в секунду, что в шесть раз медленнее, чем Земля. В среднем он примерно на 1400 миллионов километров дальше от Солнца, чем Нептун. Диаметр планеты составляет 2300 километров - чуть больше, чем у Луны.
Астрономы до сих пор не знают, из чего она состоит, как образовалась и почему ее орбита непохожа на небесные пути всех других планет. Ее плоскость наклонена под углом 17 градусов к основной плоскости, в которой движутся другие члены семьи нашего светила. Полный оборот вокруг Солнца Плутон делает почти за 248 лет. Он обладает редкой и тонкой атмосферой. Однако, несмотря на это, на Плутоне бывают ветры.
В 1978 году у Плутона был обнаружен спутник - Харон, всего лишь в два раза меньший, чем его “хозяин”. Поначалу его принимали за “вторую половину” двойной планеты. В таком случае оба небесных тела должны были бы образоваться одновременно и, следовательно, иметь одинаковый состав. Однако после недавнего “звездного затмения” ученые смогли вычислить плотность Харона. Она оказалась другой, чем у Плутона, и втрое меньшей, чем у Земли. Таким образом, теперь можно утверждать, что, в отличие от “каменного” Плутона, Харон частично состоит из льда.
Несмотря на все перечисленное, и Плутон и Харон во многом остаются загадкой, которую и предстоит решать межпланетной станции New Horizons. Зонд сначала отправится к Юпитеру, чтобы приобретенное там ускорение позволило ему долететь до Плутона быстрее. Оттуда он передаст ученым данные о поверхностном грунте, температурах и атмосфере, а также геологическом составе обоих космических тел. На эту научную экспедицию уйдет девять лет.
Преодолев к 2015 году 4,8 миллиарда километров, автоматический аппарат стоимостью в 700 миллионов долларов займется исследованием ледяных объектов в так называемом поясе Койпера - отдаленной области Солнечной системы, расположенной за Нептуном...
Вообще в последнюю неделю на космических трассах наблюдалось необычное оживление. Только что начавшейся миссии New Horizons предшествовало завершение другого, и тоже очень длительного семилетнего эксперимента: 15 января в штате Юта приземлилась капсула НАСА с частицами пыли кометы Вильда-2. Ее собрала заполненная аэрогелем ловушка автоматического зонда Stardust - “Звездная пыль”. “Это превзошло все наши ожидания. Мы видим множество следов от воздействий.
За время космического путешествия ловушка захватила свыше миллиона частичек кометного вещества и межзвездной пыли. Есть и большие, и крохотные, - заявил научный руководитель проекта Дональд Браунли. - Следы от ударов крупных частиц отчетливо видны в аэрогеле даже с расстояния около метра и в конце некоторых из них можно рассмотреть черные частички кометного вещества. Один из следов имеет такие размеры, что может войти мизинец”.
Как известно, кометы - наименее исследованный объект в Солнечной системе. В отличие от планет, доступных наблюдениям практически постоянно, яркие кометы появляются в небе лишь 2-3 раза в столетие и демонстрируют себя считанные недели или месяцы. Малые же кометы из-за небольших размеров и атмосферных помех наблюдать еще сложнее. “Мы и в естественных явлениях видим, как начала эксцентричны, а установившееся продолжение идет потихоньку: не буйной кометой, описывающей с распущенной косой свои неведомые пути, а тихой планетой, плывущей со своими сателлитами вроде фонариков битым и перебитым путем”.
Этот художественный образ Александра Герцена с неожиданной для своего времени точностью отразил положение вещей, которое лишь через сто лет оформится в виде строгой научной гипотезы. Одно из ее главных положений утверждает, что в ядрах комет навсегда запечатлелись те далекие времена, когда на холодных окраинах первичного газопылевого облака рождались-планеты гиганты. Своим притяжением они вобрали в себя часть кометных тел, другая же была отброшена на периферию, где образовала огромное скопление ледяных глыб. Оно-то и служит до сих пор поставщиком комет в окрестности Солнца и Земли.
Таким образом, в кометах, как в холодильнике, миллиарды лет сохраняется неизменным первозданное вещество. Именно его-то и доставила на Землю капсула Stardust. Когда стало ясно, что для научной обработки бесценного груза потребуется лет двадцать непрерывной работы, крупнейшая в мире астрономическая организация “Планетарное общество” решила привлечь к ней тысячи добровольцев. С этой целью в интернете запущен проект [email protected], к которому могут присоединиться все желающие. Мы призываем наших читателей, особенно молодых, поучаствовать в этом интересном и благородном деле.